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含铀材料侵彻装甲板FEM/SPH耦合算法模拟研究
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作者 陈佳辰 苏自强 +2 位作者 康晶 廉冰 王彦 《核电子学与探测技术》 北大核心 2025年第6期910-914,共5页
含铀材料侵彻装甲板的过程是一个大变形冲击动力学问题。含铀材料侵彻装甲板后不仅会对水源和土壤造成污染,还会对人体造成持久的伤害。因此,需要关注含铀材料侵彻装甲板后气溶胶的释放和沉降问题。本文基于LS-DYNA软件,使用FEM/SPH耦... 含铀材料侵彻装甲板的过程是一个大变形冲击动力学问题。含铀材料侵彻装甲板后不仅会对水源和土壤造成污染,还会对人体造成持久的伤害。因此,需要关注含铀材料侵彻装甲板后气溶胶的释放和沉降问题。本文基于LS-DYNA软件,使用FEM/SPH耦合算法对含铀材料侵彻装甲板的过程进行数值模拟,讨论了含铀材料与装甲板相互作用机制以及变形失效行为;对FEM/SPH耦合算法和FEM方法的模拟结果进行比较,分析两种方法在高速碰撞问题中的优缺点。结果表明,与FEM方法相比,FEM/SPH耦合算法能形象地模拟出高速侵彻过程中材料的破坏、飞溅等现象,此外,获取了含铀材料侵彻装甲板过程中的气溶胶转化率。 展开更多
关键词 LS-DYNA fem/SPH耦合算法 fem方法
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基于SPH-FEM的落石冲击缓冲层-钢筋混凝土板动力响应研究 被引量:1
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作者 孙晓虎 李浩 +5 位作者 梅雪峰 李登峰 师郡 崔鹏 邵怡铭 李泽洲 《建筑结构》 北大核心 2025年第9期69-75,62,共8页
崩塌落石防治工程中,通常采用钢筋混凝土框架与砂(碎石土)土缓冲层共同组成抗落石冲击防护结构。针对有限元模拟冲击荷载下缓冲层超大变形存在无法收敛的问题,建立平滑粒子流-有限元法(SPH-FEM)耦合的数值计算模型。首先利用ABAQUS对整... 崩塌落石防治工程中,通常采用钢筋混凝土框架与砂(碎石土)土缓冲层共同组成抗落石冲击防护结构。针对有限元模拟冲击荷载下缓冲层超大变形存在无法收敛的问题,建立平滑粒子流-有限元法(SPH-FEM)耦合的数值计算模型。首先利用ABAQUS对整个模型建立标准拉格朗日有限元网格,然后利用Python脚本将土缓冲层有限元网格转换为SPH,最后进行求解计算,并与室外大型落石冲击试验结果进行对比。结果表明,数值模拟与实测的落石冲击力与钢筋混凝土板位移误差均在10%以内,证明了SPH-FEM耦合算法的合理性;在小于12m/s的冲击速度下,缓冲层能够吸收85%以上的冲击能量;落石峰值冲击力与冲击速度近似成线性关系,峰值冲击力模拟值与Hertz理论值基本一致;采用SPH-FEM耦合的数值模拟对于再现落石冲击砂土颗粒过程中的流动性比有限元更加客观真实。 展开更多
关键词 落石 缓冲层 钢筋混凝土板 冲击荷载 模型试验 SPH-fem耦合算法
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耦合SBFEM-FEM的高拱坝系统地震响应分析
3
作者 陈灯红 梁羽翔 +2 位作者 刘云辉 张心瀚 胡昊文 《水力发电学报》 北大核心 2025年第4期72-84,共13页
高拱坝的巨大尺寸跨度以及需考虑的不同分区材料属性和坝基地形的复杂性,采用传统有限元法进行精细化建模时存在一定局限性。本文建立了一种耦合SBFEM-FEM高拱坝-地基-库水系统的地震分析数值分析模型。该模型以SBFEM理论为基础,通过蒙... 高拱坝的巨大尺寸跨度以及需考虑的不同分区材料属性和坝基地形的复杂性,采用传统有限元法进行精细化建模时存在一定局限性。本文建立了一种耦合SBFEM-FEM高拱坝-地基-库水系统的地震分析数值分析模型。该模型以SBFEM理论为基础,通过蒙皮单元技术耦合八叉树SBFEM自定义单元与ABAQUS内置单元,将SBFEM半解析和网格灵活的优势与ABAQUS成熟的线性与非线性求解器和前/后处理模块相结合。以XL高拱坝为例,对其进行了地震作用下线弹性、接触非线性与材料非线性动力响应分析。结果表明:本文方法相较于传统有限元法能够有效减少计算所需资源,并且能够准确模拟高拱坝在地震作用下的非线性响应及损伤情况,对大坝以及其他建筑的抗震研究具有一定的借鉴意义。 展开更多
关键词 比例边界有限元 耦合SBfem-fem 接触非线性 非线性动力响应 八叉树网格
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基于CFD-FEM耦合方法的冰柱碰撞响应研究
4
作者 宋英龙 杨博睿 +3 位作者 赵禹 杨碧野 郑瑜娜 张桂勇 《振动与冲击》 北大核心 2025年第15期67-74,共8页
碰撞冰载荷是影响极地海洋结构物作业安全的重要因素。基于CFD(computational fluid dynamics)软件STAR-CCM+和FEM软件Abaqus协同仿真,构建了计算结构物-浮冰-水相互作用的数值模型,开展了圆柱形结构物与方形浮冰的碰撞响应研究并分析... 碰撞冰载荷是影响极地海洋结构物作业安全的重要因素。基于CFD(computational fluid dynamics)软件STAR-CCM+和FEM软件Abaqus协同仿真,构建了计算结构物-浮冰-水相互作用的数值模型,开展了圆柱形结构物与方形浮冰的碰撞响应研究并分析了不同因素对碰撞响应的影响。进一步从能量转换的角度,提出了一种考虑浮冰初始旋转的碰撞力修正模型。分析了碰撞前、碰撞中和碰撞后阶段对碰撞力峰值的影响,实现了对带有初始旋转的浮冰碰撞载荷的快速估算。研究发现,碰撞前浮冰速度衰减、碰撞持续时间和碰撞后浮冰的转动对碰撞力均有较大影响,碰撞力随浮冰旋转角度增大呈现出先增大后减小的变化趋势。 展开更多
关键词 CFD-fem耦合 协同仿真 浮冰 结构物 碰撞响应
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基于SPH-DEM-FEM方法的高位滑坡冲击框架建筑群损毁机制研究
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作者 樊晓一 邓鑫 +3 位作者 刘欢 夏贵平 宋嘉麒 杨居颐 《振动与冲击》 北大核心 2025年第15期235-248,288,共15页
高位滑坡对建筑集群的冲击破坏时常导致严重的人员伤亡,基于光滑粒子流体动力学-离散元法-有限元法(smoothed particle hydrodynamics-discrete element method-finite element method,SPH-DEM-FEM)耦合的数值模型,开展了高位滑坡对框... 高位滑坡对建筑集群的冲击破坏时常导致严重的人员伤亡,基于光滑粒子流体动力学-离散元法-有限元法(smoothed particle hydrodynamics-discrete element method-finite element method,SPH-DEM-FEM)耦合的数值模型,开展了高位滑坡对框架结构建筑群的冲击过程、建筑结构破坏机理、冲击力时程与框架柱关键点应力和弯矩等动力机制研究。研究结果表明:SPH-DEM-FEM耦合数值方法能够有效地模拟碎石土滑坡中土(SPH)石(DEM)混合物的抛射弹跳、爬高绕流冲击运动过程。考虑了常规建筑垂直、平行于滑坡流向的三排建筑组合布局,位于滑坡近端的纵向排列建筑表现为连续性倾倒破坏,横向排列的建筑则呈现整体倾倒破坏;因前排建筑群对滑坡冲击能量的耗散及滑坡自身摩擦耗能,位于滑坡后端建筑表现为引流面墙体和前排柱发生局部破坏,结构保持稳定,损毁程度依次为上游无建筑缓冲耗能的建筑>有横向排列的建筑>有纵向排列的建筑;纵向、横向排列的建筑冲击力衰减幅度分别31%、21%。横向框架建筑整体倾倒的损毁机制表现为框架柱的直接剪断或节点塑形铰链失效;纵向框架建筑连续性倾倒的损毁机制表现为前排框架柱的失效引起后排框架柱轴向压力和极限弯矩增加,持续冲击荷载超过其极限弯矩致使后排框架柱发生弯曲破坏,最终结构倾倒。系统能量在动能、内能和摩擦耗能间转化,其中摩擦耗能占65.5%,结构耗能占23.6%,动能快速下降与内能急剧增加是建筑破坏的关键特征。 展开更多
关键词 光滑粒子流体动力学-离散元法-有限元法-(SPH-DEM-fem) 高位滑坡 框架结构建筑群 损毁机制 动力机制
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3D slope stability analysis considering strength anisotropy by a microstructure tensor enhanced elasto-plastic finite element method
6
作者 Wencheng Wei Hongxiang Tang +1 位作者 Xiaoyu Song Xiangji Ye 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 2025年第3期1664-1684,共21页
This article presents a micro-structure tensor enhanced elasto-plastic finite element(FE)method to address strength anisotropy in three-dimensional(3D)soil slope stability analysis.The gravity increase method(GIM)is e... This article presents a micro-structure tensor enhanced elasto-plastic finite element(FE)method to address strength anisotropy in three-dimensional(3D)soil slope stability analysis.The gravity increase method(GIM)is employed to analyze the stability of 3D anisotropic soil slopes.The accuracy of the proposed method is first verified against the data in the literature.We then simulate the 3D soil slope with a straight slope surface and the convex and concave slope surfaces with a 90turning corner to study the 3D effect on slope stability and the failure mechanism under anisotropy conditions.Based on our numerical results,the end effect significantly impacts the failure mechanism and safety factor.Anisotropy degree notably affects the safety factor,with higher degrees leading to deeper landslides.For concave slopes,they can be approximated by straight slopes with suitable boundary conditions to assess their stability.Furthermore,a case study of the Saint-Alban test embankment A in Quebec,Canada,is provided to demonstrate the applicability of the proposed FE model. 展开更多
关键词 Strength anisotropy Elasto-plastic finite element method(fem) Three-dimensional(3D)soil slope Gravity increase method(GIM) Stability analysis Case study
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基于DEM-FEM耦合方法的碎屑流对桥墩最大冲击力的影响因素研究 被引量:1
7
作者 陈勇 姚昌荣 +3 位作者 周迅 赵实达 陈庭宇 强斌 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期65-74,共10页
碎屑流是我国山区最危险的地质灾害之一,山区桥墩常受到碎屑流冲击而开裂、倾斜甚至倒塌,给山区桥梁建设、运营带来严重的安全隐患。采用离散元方法(discrete element method,DEM)和有限元方法(finite element method,FEM)耦合的三维数... 碎屑流是我国山区最危险的地质灾害之一,山区桥墩常受到碎屑流冲击而开裂、倾斜甚至倒塌,给山区桥梁建设、运营带来严重的安全隐患。采用离散元方法(discrete element method,DEM)和有限元方法(finite element method,FEM)耦合的三维数值模拟方法模拟了碎屑流对双柱式桥墩的冲击效应,并结合斜槽试验,验证了耦合方法的准确性,进一步分析了碎屑流冲击坡度、距离和体积密度对桥墩冲击力的影响规律。结果表明,最大冲击力与碎屑流冲击坡度、距离和体积密度分别呈幂函数(指数大于1)、幂函数(指数小于1)和线性正相关。冲击坡度、距离和体积密度对最大冲击力的敏感度值分别为3.012、0.202、0.804,在桥梁碎屑流灾害防治时需重视冲击坡度和体积密度的影响。将冲击力的数值模拟值与流体动力学模型预测值对比分析表明,流体动力学模型理论公式能较好地预测桥墩所受的最大冲击力,最大预测误差低于23.6%。相关研究结果可为山区桥梁碎屑流灾害防治与设计提供一定的参考依据。 展开更多
关键词 DEM-fem耦合方法 碎屑流 桥墩 冲击力 敏感性分析
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考虑强度速率衰减效应的地震滑坡SPH-FEM模拟 被引量:1
8
作者 魏星 程世涛 +1 位作者 谢相焱 陈睿 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1753-1761,共9页
基于SPH和FEM耦合的数值计算方法,引入滑动面摩擦强度的速率衰减模型,提出了一种能够模拟地震诱发滑坡破坏过程的数值模拟方法。基于所提数值方法模拟了唐家山地震滑坡,模拟结果与现场勘查结果及室内试验现象较为一致。基于模拟的滑动... 基于SPH和FEM耦合的数值计算方法,引入滑动面摩擦强度的速率衰减模型,提出了一种能够模拟地震诱发滑坡破坏过程的数值模拟方法。基于所提数值方法模拟了唐家山地震滑坡,模拟结果与现场勘查结果及室内试验现象较为一致。基于模拟的滑动面上摩擦系数的演化过程,将唐家山滑坡的发生分为4个阶段:启动阶段、摩擦衰减阶段、低摩擦滑移阶段和逐步稳定阶段。模拟结果表明速度增加和摩擦强度衰减的相互促进,是触发滑体的高速运动的根本原因。提出采用滑体上作用的动摩擦力fd和动下滑力Td的比值R作为判别指标用于判断大型滑坡的启动,当首次出现R小于1时认为滑动面发生整体贯通并出现失稳启动。基于滑动面不同位置摩擦系数的演化,揭示了滑坡启动中滑动面摩擦强度衰减和滑动面的渐进贯通过程,解释了地震作用与滑动面摩擦参数速率衰减效应共同作用触发大型滑坡发生破坏的内在机理。 展开更多
关键词 大型滑坡 滑动面 摩擦强度 速度衰减效应 SPH-fem耦合方法
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基于SPH-FEM耦合方法的泥石流冲击输电塔基础的动力分析 被引量:6
9
作者 于虹 李昊 +4 位作者 许标 张磊 汪大海 张志强 张贵峰 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期68-78,共11页
泥石流是我国西南山区常见的地质灾害。架空输电杆塔在泥石流的冲击下往往发生基础破坏甚至会造成杆塔倒塌。首先采用光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,简称SPH)方法和有限元方法(finite element method,简称FEM)相... 泥石流是我国西南山区常见的地质灾害。架空输电杆塔在泥石流的冲击下往往发生基础破坏甚至会造成杆塔倒塌。首先采用光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,简称SPH)方法和有限元方法(finite element method,简称FEM)相耦合的三维数值方法模拟了泥石流对杆塔基础的冲击作用;在与相关模型试验结果验证的基础上,开展了不同泥石流密度、黏度系数及初始速度条件下对输电塔基础的冲击力作用的参数分析;研究结果表明:随着泥石流初始速度的增加,冲击力峰值会随之增大;前排基础的冲击力峰值均大于后排基础;泥石流冲击过程特性受到泥石流密度和黏度系数影响。与稀性泥石流相比:黏性泥石流冲击基础后,基础下游真空区相对要小;此外,将数值模拟结果与Kwan冲击力公式及铁二院推荐的冲击压力设计公式预测值进行对比分析可以发现:Kwan冲击力公式能较好地预测出基础所受泥石流冲击力的平均趋势,最大预测误差低于30%,铁二院公式预测的稀性和黏性泥石流的冲击压力平均偏低分别约17%和28%。相关研究结果有望为泥石流频发区域输电塔基础的设计和风险评估提供一定的参考依据。 展开更多
关键词 SPH-fem耦合方法 泥石流 输电塔基础 冲击力 流固耦合
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MPS-FEM Coupled Method for Study of Wave-Structure Interaction 被引量:4
10
作者 Guanyu Zhang Xiang Chen Decheng Wan 《Journal of Marine Science and Application》 CSCD 2019年第4期387-399,共13页
Nowadays,an increasing number of ships and marine structures are manufactured and inevitably operated in rough sea.As a result,some phenomena related to the violent fluid-elastic structure interactions(e.g.,hydrodynam... Nowadays,an increasing number of ships and marine structures are manufactured and inevitably operated in rough sea.As a result,some phenomena related to the violent fluid-elastic structure interactions(e.g.,hydrodynamic slamming on marine vessels,tsunami impact on onshore structures,and sloshing in liquid containers)have aroused huge challenges to ocean engineering fields.In this paper,the moving particle semi-implicit(MPS)method and finite element method(FEM)coupled method is proposed for use in numerical investigations of the interaction between a regular wave and a horizontal suspended structure.The fluid domain calculated by the MPS method is dispersed into fluid particles,and the structure domain solved by the FEM method is dispersed into beam elements.The generation of the 2D regular wave is firstly conducted,and convergence verification is performed to determine appropriate particle spacing for the simulation.Next,the regular wave interacting with a rigid structure is initially performed and verified through the comparison with the laboratory experiments.By verification,the MPS-FEM coupled method can be applied to fluid-structure interaction(FSI)problems with waves.On this basis,taking the flexibility of structure into consideration,the elastic dynamic response of the structure subjected to the wave slamming is investigated,including the evolutions of the free surface,the variation of the wave impact pressures,the velocity distribution,and the structural deformation response.By comparison with the rigid case,the effects of the structural flexibility on wave-elastic structure interaction can be obtained. 展开更多
关键词 MPS-fem coupled method Fluid-structure interaction(FSI) Regular wave Wave impact pressure Structure deformation response
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Tensile reliability analysis for gravity dam foundation surface based on FEM and response surface method
11
作者 Tong-chun LI Dan-dan LI Zhi-qiang WANG 《Water Science and Engineering》 EI CAS 2010年第2期233-240,共8页
In this study, the limit state equation for tensile reliability analysis of the foundation surface of a gravity dam was established. The possible crack length was set as the action effect and allowable crack length wa... In this study, the limit state equation for tensile reliability analysis of the foundation surface of a gravity dam was established. The possible crack length was set as the action effect and allowable crack length was set as the resistance in the limit state. The nonlinear FEM was used to obtain the crack length of the foundation surface of the gravity dam, and the linear response surface method based on the orthogonal test design method was used to calculate the reliability, providing a reasonable and simple method for calculating the reliability of the serviceability limit state. The Longtan RCC gravity dam was chosen as an example. An orthogonal test, including eleven factors and two levels, was conducted, and the tensile reliability was calculated. The analysis shows that this method is reasonable. 展开更多
关键词 tensile reliability foundation surface of gravity dam nonlinear fem response surface method Longtan RCC gravity dam
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Big Model Strategy for Bridge Structural Health Monitoring Based on Data-Driven, Adaptive Method and Convolutional Neural Network (CNN) Group 被引量:1
12
作者 Yadong Xu Weixing Hong +3 位作者 Mohammad Noori Wael A.Altabey Ahmed Silik Nabeel S.D.Farhan 《Structural Durability & Health Monitoring》 EI 2024年第6期763-783,共21页
This study introduces an innovative“Big Model”strategy to enhance Bridge Structural Health Monitoring(SHM)using a Convolutional Neural Network(CNN),time-frequency analysis,and fine element analysis.Leveraging ensemb... This study introduces an innovative“Big Model”strategy to enhance Bridge Structural Health Monitoring(SHM)using a Convolutional Neural Network(CNN),time-frequency analysis,and fine element analysis.Leveraging ensemble methods,collaborative learning,and distributed computing,the approach effectively manages the complexity and scale of large-scale bridge data.The CNN employs transfer learning,fine-tuning,and continuous monitoring to optimize models for adaptive and accurate structural health assessments,focusing on extracting meaningful features through time-frequency analysis.By integrating Finite Element Analysis,time-frequency analysis,and CNNs,the strategy provides a comprehensive understanding of bridge health.Utilizing diverse sensor data,sophisticated feature extraction,and advanced CNN architecture,the model is optimized through rigorous preprocessing and hyperparameter tuning.This approach significantly enhances the ability to make accurate predictions,monitor structural health,and support proactive maintenance practices,thereby ensuring the safety and longevity of critical infrastructure. 展开更多
关键词 Structural Health Monitoring(SHM) BRIDGES big model Convolutional Neural Network(CNN) Finite Element method(fem)
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基于FEM-MEI和正余弦算法的二维电磁成像方法
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作者 贾瀚钦 高红伟 +1 位作者 郝凯子 贾祖朋 《南京邮电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2024年第4期68-76,共9页
针对二维介质目标的电磁成像问题,将正余弦算法(Sine Cosine Algorithm,SCA)与有限元方法(Finite Element Method,FEM)和不变性测试方程(Measured Equation of Invariance,MEI)进行结合提出一种新的成像方法。将FEM与MEI进行结合求解二... 针对二维介质目标的电磁成像问题,将正余弦算法(Sine Cosine Algorithm,SCA)与有限元方法(Finite Element Method,FEM)和不变性测试方程(Measured Equation of Invariance,MEI)进行结合提出一种新的成像方法。将FEM与MEI进行结合求解二维介质目标的电磁散射正问题,即求解Helmholtz方程。其中,MEI保证边界截断的精度,FEM适用于复杂介质目标的准确模拟。对于电磁散射逆问题,引入SCA并加以改进提出一种新的重构方法。该方法采用等效原理与格林函数的渐近式求得远区散射场,以测量的散射场和计算的散射场最大偏差为目标函数,采用改进的SCA优化介质参数,使目标函数达到最小值,以此重构散射体。为提高计算效率,采用MPI算法进行并行计算。文中采用基准函数展示了改进的SCA算法的快速收敛性,并采用非规则的均匀介质柱目标验证了成像方法的正确性。 展开更多
关键词 正余弦算法 有限元方法 MEI方法 电磁散射 二维成像
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Semi-analytical finite element method applied for characterizing micropolar fibrous composites
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作者 J.A.OTERO Y.ESPINOSA-ALMEYDA +1 位作者 R.RODRIGUEZ-RAMOS J.MERODIO 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI CSCD 2024年第12期2147-2164,共18页
A semi-analytical finite element method(SAFEM),based on the two-scale asymptotic homogenization method(AHM)and the finite element method(FEM),is implemented to obtain the effective properties of two-phase fiber-reinfo... A semi-analytical finite element method(SAFEM),based on the two-scale asymptotic homogenization method(AHM)and the finite element method(FEM),is implemented to obtain the effective properties of two-phase fiber-reinforced composites(FRCs).The fibers are periodically distributed and unidirectionally aligned in a homogeneous matrix.This framework addresses the static linear elastic micropolar problem through partial differential equations,subject to boundary conditions and perfect interface contact conditions.The mathematical formulation of the local problems and the effective coefficients are presented by the AHM.The local problems obtained from the AHM are solved by the FEM,which is denoted as the SAFEM.The numerical results are provided,and the accuracy of the solutions is analyzed,indicating that the formulas and results obtained with the SAFEM may serve as the reference points for validating the outcomes of experimental and numerical computations. 展开更多
关键词 semi-analytical approach fiber-reinforced composite(FRC) effective property finite element method(fem) asymptotic homogenization method(AHM) micropolar elasticity
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Galerkin-based quasi-smooth manifold element(QSME)method for anisotropic heat conduction problems in composites with complex geometry
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作者 Pan WANG Xiangcheng HAN +2 位作者 Weibin WEN Baolin WANG Jun LIANG 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI CSCD 2024年第1期137-154,共18页
The accurate and efficient analysis of anisotropic heat conduction problems in complex composites is crucial for structural design and performance evaluation. Traditional numerical methods, such as the finite element ... The accurate and efficient analysis of anisotropic heat conduction problems in complex composites is crucial for structural design and performance evaluation. Traditional numerical methods, such as the finite element method(FEM), often face a trade-off between calculation accuracy and efficiency. In this paper, we propose a quasi-smooth manifold element(QSME) method to address this challenge, and provide the accurate and efficient analysis of two-dimensional(2D) anisotropic heat conduction problems in composites with complex geometry. The QSME approach achieves high calculation precision by a high-order local approximation that ensures the first-order derivative continuity.The results demonstrate that the QSME method is robust and stable, offering both high accuracy and efficiency in the heat conduction analysis. With the same degrees of freedom(DOFs), the QSME method can achieve at least an order of magnitude higher calculation accuracy than the traditional FEM. Additionally, under the same level of calculation error, the QSME method requires 10 times fewer DOFs than the traditional FEM. The versatility of the proposed QSME method extends beyond anisotropic heat conduction problems in complex composites. The proposed QSME method can also be applied to other problems, including fluid flows, mechanical analyses, and other multi-field coupled problems, providing accurate and efficient numerical simulations. 展开更多
关键词 anisotropic heat conduction quasi-smooth manifold element(QSME) composite with complex geometry numerical simulation finite element method(fem)
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荸荠冲击损伤有限元仿真分析及试验 被引量:2
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作者 张国忠 李子涵 +4 位作者 刘婉茹 张清洪 陈立明 裴蕾 刘浩蓬 《农业工程学报》 北大核心 2025年第4期40-49,共10页
荸荠机械采收及采后加工过程中常面临采收机械与荸荠间冲击而产生碰撞损伤等问题,为此采用Ansys软件开展荸荠冲击损伤的有限元仿真分析,以期获取提高荸荠机械采收与采后处理质量的途径与方法。根据试验测量荸荠本征参数,以线性弹塑性和... 荸荠机械采收及采后加工过程中常面临采收机械与荸荠间冲击而产生碰撞损伤等问题,为此采用Ansys软件开展荸荠冲击损伤的有限元仿真分析,以期获取提高荸荠机械采收与采后处理质量的途径与方法。根据试验测量荸荠本征参数,以线性弹塑性和主应变失效耦合模型建立荸荠材料模型,通过跌落试验标定并验证了模型参数,开展三因素三水平全因子杆条碰撞仿真试验探究跌落高度、碰撞接触面直径、碰撞材料对荸荠损伤的影响,并以考虑淤伤软化和破裂的损伤易感性评价标准建立了损伤易感性经验公式。测量得到荸荠果肉弹性模量、屈服强度、切线模量分别为7.916、0.586、4.554 MPa,主应变失效值为0.098,以失效网格体积和超过0.60 MPa应力区间体积对其冲击损伤分布进行模拟,淤伤体积、破裂体积及耗散能量与试验相对误差分别为7.18%、8.98%、6.62%,表明模型可用于描述荸荠在冲击载荷下的力学特性、破裂现象和能量耗散;杆条冲击试验结果表明,荸荠跌落高度与损伤易感性呈现线性增加关系,碰撞接触材料弹性模量对其损伤有显著影响,接触直径对损伤影响与接触材料有关,与结构钢碰撞时,损伤随直径增加出现先增大后减小现象,与PVC和橡胶碰撞时,损伤随接触直径增大而减小。研究结果可为荸荠机械化收获质量和采后处理技术与装备研究提供参考。 展开更多
关键词 荸荠 机械损伤 损伤模型 有限元 杆条
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一维自由边界问题的自适应有限元新算法
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作者 袁驷 刘海阳 王亦平 《工程力学》 北大核心 2025年第9期1-8,共8页
该文以弹性弦或梁与地基接触的一维自由边界问题为例:利用自由边界变分导出该类问题所需的所有定解条件,合理放松交界点处的约束条件;将其转化为一系列固定边界的两点边值问题,从而方便地实施基于EEP(单元能量投影)技术的自适应有限元求... 该文以弹性弦或梁与地基接触的一维自由边界问题为例:利用自由边界变分导出该类问题所需的所有定解条件,合理放松交界点处的约束条件;将其转化为一系列固定边界的两点边值问题,从而方便地实施基于EEP(单元能量投影)技术的自适应有限元求解;进而采用基于割线法的C迭代法精准给出交界点位置,得到按最大模满足用户指定误差限的有限元位移解和交界点位置解。数值算例表明该算法具有优先确定交界点位置、方便适用于高次元及可灵活求解各类问题等优势。 展开更多
关键词 自由边界变分 有限元法(fem) 单元能量投影(EEP) 超收敛 自适应
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准脆性岩石断裂问题的准键有限元法
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作者 朱其志 刘武 +2 位作者 赵星光 张仁杰 周廷昱 《河海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期78-87,106,共11页
为解决全域准键方法(QBM)结构分析计算和内存开销较大的问题,将QBM与有限元法(FEM)相结合,提出新的准键有限元法(QBFEM)。QBFEM采用统一的线性单元进行空间离散,将初始裂隙区和潜在损伤区设置为准键区域,进行连续不连续数值分析,在材料... 为解决全域准键方法(QBM)结构分析计算和内存开销较大的问题,将QBM与有限元法(FEM)相结合,提出新的准键有限元法(QBFEM)。QBFEM采用统一的线性单元进行空间离散,将初始裂隙区和潜在损伤区设置为准键区域,进行连续不连续数值分析,在材料无损区域采用有限元分析,且过渡区无需设置耦合区域。利用QBM和QBFEM对不同数量级网格结构进行刚度矩阵组装运算,验证了QBFEM的数值高效性和计算准确性。单孔平板拉伸、预制单裂缝平板剪切和静水压力下无损重力坝分析表明,QBFEM能够准确捕捉固体材料I型裂缝的萌生与扩展。 展开更多
关键词 准键方法 准键有限元耦合 准脆性材料 裂隙演化
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砂土地基触地爆炸的SPH-FEM耦合分析方法 被引量:5
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作者 王维国 刘汉龙 +1 位作者 陈育民 张智超 《解放军理工大学学报(自然科学版)》 EI 北大核心 2013年第3期271-276,共6页
针对砂土地基触地爆炸问题,在LS-DYNA框架内建立了有限元法和光滑质点流体动力学法相耦合的数值分析方法SPH-FEM。该耦合法结合了FEM的高计算效率和SPH在处理土体爆炸大变形方面的优势,通过精确捕捉SPH粒子的运动,可以直观再现爆坑形态... 针对砂土地基触地爆炸问题,在LS-DYNA框架内建立了有限元法和光滑质点流体动力学法相耦合的数值分析方法SPH-FEM。该耦合法结合了FEM的高计算效率和SPH在处理土体爆炸大变形方面的优势,通过精确捕捉SPH粒子的运动,可以直观再现爆坑形态的发展全过程,适合描述爆炸大变形问题。数值结果显示,爆炸波在近区表现的强间断冲击波,是造成土体流动大变形的重要因素;土体参数在正常范围的浮动对爆坑尺寸具有一定影响,在设计应用时应予以考虑。利用SPH-FEM耦合法计算得到的爆坑形态和尺寸与ConWep程序经验数据基本一致,验证了SPH-FEM耦合法在分析触地爆炸问题中的正确性。 展开更多
关键词 砂土地基 触地爆炸 SPH—fem耦合法
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隧道开挖对层状地基中邻近管道影响的DCBEM-FEM耦合方法 被引量:16
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作者 张治国 黄茂松 王卫东 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1554-1561,共8页
目前,在城市地铁隧道施工中常常遇到邻近市政管线的影响。而较多的研究集中在隧道施工引起的周围地层变形上,考虑邻近管线作用的隧道开挖理论分析方法并不多见。为此,针对隧道洞周引入椭圆化非等量径向土体位移控制模式,将邻近管线视为E... 目前,在城市地铁隧道施工中常常遇到邻近市政管线的影响。而较多的研究集中在隧道施工引起的周围地层变形上,考虑邻近管线作用的隧道开挖理论分析方法并不多见。为此,针对隧道洞周引入椭圆化非等量径向土体位移控制模式,将邻近管线视为Euler-Bernoulli梁,同时将层状地基土体视为弹性层状地基模型,提出了层状地基中隧道开挖引起邻近管道纵向变形的DCBEM-FEM(位移控制边界元与有限元)耦合分析方法。最后结合现场实测数据和位移控制有限元数值模拟进行分析,验证了本文方法的有效性。研究表明:DCBEM-FEM耦合方法可以较好的体现隧道开挖所引起的地层损失问题,同时本文方法在考虑邻近管线作用时具有较好的计算精度。研究成果可为合理制定城市地铁隧道施工对邻近管线的保护措施提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 层状地基 地铁隧道 邻近管线 位移控制方法 DCBEM-fem耦合方法
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